УСТРОЙСТВО ДЛЯ БАЛАНСИРОВКИ РОТОРОВ Российский патент 2004 года по МПК G01M1/30 

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для уравновешивания вращающихся элементов машин и механизмов.

Известно устройство для балансировки роторов (В.М.Козин, Г.Д.Шекун. Патент RU 2189021 С1, 10.09.2002), содержащее устанавливаемую на подшипниковых опорах балансировочную камеру, заполненную отвердевающей жидкостью, при этом балансировочную камеру выполняют в виде полого цилиндра, расположенного внутри ротора. В гнездах подшипниковых опор устанавливают пьезоэлементы, которые посредством токопроводов замыкаются на электронагревательную спираль, расположенную на внутренних стенках балансировочной камеры, а в качестве отвердевающего материала используют легкоплавкие вещества, обладающие способностью неоднократно изменять свое агрегатное состояние. Отвердевающий материал выполняет функцию уравновешивающей массы, а балансировочную камеру заполняют отвердевающим материалом частично.

Недостатком решения является сложность и ненадежность устройства в эксплуатации.

Задача заявляемого изобретения состоит в упрощении конструкции балансировочного устройства.

Технический результат, достигаемый при решении поставленной задачи, заключается в повышении надежности устройства при его использовании на различных режимах эксплуатации ротативных систем.

Существенные признаки, характеризующие изобретение.

Ограничительные признаки

Устройство для балансировки роторов, содержащее уравновешивающую массу, способную перемещаться относительно вала ротора и занимать относительно нее оптимальное положение и фиксироваться в этом положении при помощи веществ, обладающих свойством текучести и способностью затвердевать под действием вводимых в нее катализаторов.

Отличительные признаки

На валу ротора изготавливают гибкий участок, который выполняет функцию уравновешивающей массы и за счет своих податливости и сил инерции имеет способность принимать такую форму, при которой обеспечивается сбалансированность ротора, при этом фиксирующие вещества с катализаторами вводят в зазор между гибким участком вала ротора и предварительно надетой на этот участок гибкой оплеткой, торцы которой герметично крепят на жестких участках вала ротора.

Известно (Шекун Г.Д. Патент РФ №2118805), что вещество в жидкотекучем состоянии и частично заполняющее балансировочную камеру при закритической частоте вращения ротора под действием инерционных сил перетекает в наиболее удаленную от оси вращения полость камеры, занимая такое угловое и радиальное положение, которое пространственно противоположно неуравновешенной (избыточной) - массе, т.е. “тяжелой” части ротативной системы. Таким образом, обладая свойством начальной текучести, вещество (уравновешивающая масса) концентрируется на стороне “легкой” части ротативной системы. Использование этого эффекта может существенно снизить градиент противоположно направленных динамических сил.

Очевидно, что если твердой уравновешивающей массе придать аналогичные свойства, т.е. способность занимать такое же угловое и радиальное положение, которое пространственно противоположно неуравновешанной (избыточной) массе ротативной системы и фиксироваться в этом положении, то процесс балансировки с использованием твердой уравновешивающей массы будет идентичен процессу балансировки ротора с использованием вещества в жидкотекучем состоянии, частично заполняющем балансировочную камеру и способном затвердевать при стабилизации динамической системы.

Изобретение осуществляется следующим образом.

На валу ротора между его опорами изготавливают гибкий участок, например в виде стального троса. На гибкий участок надевают гибкую оплетку (оболочку), например, из резины диаметром больше диаметра троса. Торцы оплетки, т.е. ее концевые участки, герметично крепят на жестких участках вала, которые размещают в опорах ротора. При этом, например, нижний жесткий участок вала выполняют неподвижным в осевом направлении вала, а верхний жесткий участок размещают в подшипнике скольжения, допускающем его осевое перемещение. После этого пространство между гибким участком вала и оплеткой частично заполняют фиксирующими веществами, обладающими свойствами начальной текучести и затвердевать после добавления в них катализаторов. В качестве таких веществ можно использовать пластмассы, получаемые при холодном отверждении на основе модификаций кремнийорганических, эпоксидных и других полимеров с различными наполнителями. ^-

После частичного заполнения пространства фиксирующими веществами в него добавляют катализатор в объеме, достаточном для полного его заполнения и желательного времени прохождения химической реакции (времени отверждения). Затем подготовленный таким образом ротор приводят во вращение с частотой, возрастающей до закритического режима. За счет динамических и сил трения произойдет перемешивание исходных компонентов. Гибкий участок вала ротора, выполняющий функцию уравновешивающей массы, за счет своих податливости и сил инерции примет такую форму, при которой обеспечится сбалансированность ротора. Возможность обеспечения изгибных деформаций гибкого участка вала предоставит верхний жесткий участок ротора.

Поддержание закритической частоты вращения ротора сохраняют до момента завершения реакции отверждения фиксирующих веществ. На этом процесс динамической балансировки ротора прекращается.

Изобретение поясняется чертежом.

На валу ротора 1 между его опорами 2 изготавливают гибкий участок 3, на который устанавливают оплетку 4. Торцы оплетки 5 герметично крепят на жестких участках вала 1. При этом нижний участок вала 6 за счет шайб 7 выполняют неподвижным в осевом направлении вала 1, а верхний участок 8 размещают в подшипнике скольжения 9. Пространство 10 заполняют фиксирующими веществами. Затем ротор 1 вращают с закритической частотой ω_кр. Гибкий участок ротора 3 из положения I за счет своих податливости, сил инерции и возможности осевого перемещения участка ротора 8 примет сбалансированное положение II.

Изобретение относится к области машиностроения и может быть использовано для уравновешивания вращающихся элементов машин и механизмов. Устройство для балансировки роторов содержит уравновешивающую массу, способную перемещаться относительно оси ротора и занимать относительно нее оптимальное положение и фиксироваться в этом положении при помощи веществ, обладающих свойством начальной текучести и способностью затвердевать под действием вводимых в нее катализаторов. На валу ротора изготавливают гибкий участок, который выполняет функцию уравновешивающей массы и за счет своих податливости и сил инерции имеет способность принимать такую форму, при которой обеспечивается сбалансированность ротора, при этом фиксирующие вещества с катализаторами вводят в зазор между гибким участком вала ротора и предварительно надетой на этот участок гибкой оплеткой, торцы которой герметично крепят на жестких участках вала ротора. Данное изобретение направлено на повышение, надежности устройства при его использовании на различных режимах эксплуатации ротативных систем. 1 ил.

Устройство для балансировки роторов, содержащее уравновешивающую массу, способную перемещаться относительно оси ротора и занимать относительно нее оптимальное положение и фиксироваться в этом положении при помощи веществ, обладающих свойством начальной текучести и способностью затвердевать под действием вводимых в нее катализаторов, отличающееся тем, что на валу ротора изготавливают гибкий участок, который выполняет функцию уравновешивающей массы и за счет своих податливости и сил инерции имеет способность принимать такую форму, при которой обеспечивается сбалансированность ротора, при этом фиксирующие вещества с катализаторами вводят в зазор между гибким участком вала ротора и предварительно одетой на этот участок гибкой оплеткой, торцы которой герметично крепят на жестких участках вала ротора.